液壓元件與系統(tǒng) 第3版 教學(xué)課件 李壯云 20-第二十章　工作介質(zhì)的污染控制與管理

1、ZW 主編第二十章工作介質(zhì)的污染控制與管理第一節(jié)污染物的種類、來源及危害第二節(jié)油液污染度等級(jí)及其測(cè)定第三節(jié)過濾原理、過濾器結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)第四節(jié)過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第五節(jié)液壓系統(tǒng)污染控制與管理第一節(jié)污染物的種類、來源及危害一、污染物的種類及來源二、固體顆粒污染物及其危害三、空氣侵入及其危害四、水的侵入及其危害一、污染物的種類及來源(1)殘留的污染物(2)侵入的污染物(3)生成的污染物(4)已被污染的新油(1)殘留的污染物新的液壓設(shè)備中往往包含一定數(shù)量的殘留污染物,包括元件和系統(tǒng)在加工、裝配、試驗(yàn)、包裝、儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程中殘留下來但未被清除的污染物。典型的殘留污染物有毛刺、切屑、飛邊、土、灰塵、纖維、砂

2、子、潮氣、管子密封膠、焊渣、油漆及沖洗液等。(2)侵入的污染物周圍環(huán)境中的污染物可能侵入液壓及潤(rùn)滑系統(tǒng)中,侵入的主要途徑有油箱通氣口和液壓缸活塞桿。另外，還有注油和維修過程侵入的污染物。(3)生成的污染物元件磨損產(chǎn)生的磨屑、管道內(nèi)的銹蝕剝落物、油液氧化和分解所產(chǎn)生的固體顆粒和膠狀物質(zhì)等均為生成污染物。其中磨屑是系統(tǒng)中最危險(xiǎn)、最具破壞性的污染物。(4)已被污染的新油新油污染的原因是多方面的,包括從煉制、分裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等過程中產(chǎn)生的污染。另外,新油在長(zhǎng)期儲(chǔ)存過程中,油液中的顆粒污染物有聚結(jié)成團(tuán)的趨勢(shì)。二、固體顆粒污染物及其危害(1)元件的污染磨損固體顆粒進(jìn)入元件摩擦副間隙內(nèi),對(duì)元件表面產(chǎn)生磨料磨

3、損及疲勞磨損。(2)導(dǎo)致元件卡緊或堵塞固體顆粒進(jìn)入元件摩擦副間隙內(nèi),可能使摩擦副卡死而導(dǎo)致元件失效；進(jìn)入液壓缸內(nèi),可能使活塞桿拉傷。(3)加速油液的性能劣化及變質(zhì)油液中的水、空氣及熱能是油液氧化的必要條件,而油液中的金屬微粒對(duì)油液氧化起著催化作用。三、空氣侵入及其危害1)降低油液的容積彈性模量,使系統(tǒng)的剛性和響應(yīng)特性變差。2)導(dǎo)致氣蝕,加劇元件表面材料的剝蝕與損壞,并且引起強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。3)空氣中的氧將加速油液的氧化變質(zhì),使油液的潤(rùn)滑性能下降,酸值和沉淀物增加。4)油液中的氣泡破壞摩擦副之間的油膜,加劇元件的磨損。5)由于氣泡的存在,使油液的可壓縮性增大,不僅在壓縮油液過程中要消耗能量,而

4、且使油溫升高。四、水的侵入及其危害1)水與油液中某些添加劑和清潔劑的金屬硫化物或氯化物作用，產(chǎn)生酸性物質(zhì),對(duì)元件產(chǎn)生腐蝕作用。2)水與油液中某些添加劑作用，產(chǎn)生沉淀物和膠質(zhì)等有害污染物,加速油液的劣化變質(zhì)。3)水使油液乳化,降低油液的潤(rùn)滑性能。4)在低溫工作條件下,油液中的微小水珠可能結(jié)成冰粒,堵塞控制元件的間隙或小孔,導(dǎo)致元件或系統(tǒng)故障。第二節(jié)油液污染度等級(jí)及其測(cè)定一、固體顆粒污染等級(jí)的表示方法二、顆粒污染度的測(cè)定方法1)質(zhì)量污染度。即單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量,一般用mg/L表示。2)顆粒污染度。即單位體積油液中所含各種尺寸范圍的固體顆粒污染物的數(shù)量。顆粒尺寸范圍可以用區(qū)間表示

5、，如515m、1525m等；也可以用大于某一尺寸表示，如5m、15m等。一、固體顆粒污染等級(jí)的表示方法一、固體顆粒污染等級(jí)的表示方法1. SAE749D污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2. NAS1638污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)3. GB/T 140392002液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)1. SAE749D污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2. NAS1638污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)3. GB/T 140392002液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)(1)代碼的確定(2)用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)，油液顆粒污染等級(jí)代號(hào)的確定(3)用顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，油液顆粒污染等級(jí)代號(hào)的確定(1)代碼的確定代碼是按照1mL油液中的顆粒數(shù)來確定的，共分30級(jí)，見表20-3

6、。1mL樣液中顆粒數(shù)的上、下限之間，采用了通常為2的等比級(jí)差，代碼每增加一級(jí)，顆粒數(shù)一般增加一倍。(2)用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)，油液顆粒污染等級(jí)代號(hào)的確定1)應(yīng)使用按照GB/T 188542002規(guī)定的方法校準(zhǔn)過的自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器，按照ISO11500或其他公認(rèn)的方法來進(jìn)行顆粒計(jì)數(shù)。2)油液顆粒污染度用三個(gè)代碼來表示：第一個(gè)代碼按1mL油液中顆粒尺寸4m的顆粒數(shù)來確定；第二個(gè)代碼按1mL油液中顆粒尺寸6m的顆粒數(shù)來確定；第三個(gè)代碼按1mL油液中顆粒尺寸14m的顆粒數(shù)來確定。3)在應(yīng)用時(shí)，可用“*”(表示顆粒數(shù)太多而無法計(jì)數(shù))或“”(表示不需要計(jì)數(shù))兩個(gè)符號(hào)來表示代碼。4)當(dāng)其中一個(gè)尺寸范圍的原始

7、顆粒計(jì)數(shù)值小于20時(shí)，該尺寸范圍的代碼前應(yīng)標(biāo)注“”符號(hào)。(3)用顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，油液顆粒污染等級(jí)代號(hào)的確定1)應(yīng)按ISO4407：1991用光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法測(cè)定顆粒污染的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。2)用顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，油液顆粒污染物的等級(jí)代號(hào)由兩個(gè)代碼來表示：第一個(gè)代碼按1mL油液中顆粒尺寸5m的顆粒數(shù)來確定，第二個(gè)代碼按1mL油液中顆粒尺寸15m的顆粒數(shù)來確定。3)為了與用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器所得到的數(shù)據(jù)報(bào)告相一致，代號(hào)仍由三部分組成，但第一部分用符號(hào)“”表示，例如/18/13。4)標(biāo)注說明。當(dāng)選擇使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在試驗(yàn)報(bào)告、產(chǎn)品樣本及銷售文件中應(yīng)使用如下說明：油液的固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)，符合GB/T 140392

8、002液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)(ISO 4406:1999，MOD)。二、顆粒污染度的測(cè)定方法圖20-1濾膜過濾裝置1漏斗2濾膜夾持器3真空瓶100mL樣液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量M的計(jì)算公式為(20-1)用光學(xué)顯微鏡測(cè)定油液中顆粒污染物的尺寸分布與濃度,是一種應(yīng)用比較普遍的方法。ISO4407:2002液壓傳動(dòng)油液污染用光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法測(cè)定油液顆粒污染度對(duì)顯微鏡計(jì)數(shù)法有詳細(xì)規(guī)定。圖20-2遮光型顆粒計(jì)數(shù)器工作原理圖1光源2平行光管3平行光束4傳感區(qū)5樣液6透明窗口7光敏二極管8前置放大器9計(jì)數(shù)器圖20-3遮光型傳感器工作原理圖a)傳感器示意圖b)傳感器的輸出脈沖電壓第三節(jié)過濾原理、

9、過濾器結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)一、油液的凈化方法二、過濾原理及過濾介質(zhì)三、過濾器的結(jié)構(gòu)四、過濾器的性能參數(shù)一、油液的凈化方法二、過濾原理及過濾介質(zhì)二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-4表面型過濾介質(zhì)過濾原理二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-5深度型過濾介質(zhì)過濾原理二、過濾原理及過濾介質(zhì)圖20-6表面型與深度型過濾介質(zhì)的孔徑分布三、過濾器的結(jié)構(gòu)(1)濾芯(2)殼體及內(nèi)裝閥件(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)圖20-7無殼體的吸油過濾器1內(nèi)筒2端板3濾芯4出口側(cè)端板三、過濾器的結(jié)構(gòu)濾芯由實(shí)現(xiàn)過濾作用的過濾介質(zhì)和保護(hù)濾芯的支撐層所構(gòu)成。(1)濾芯圖20-8管路用帶安全閥及壓差指示器的過濾器1內(nèi)筒2殼體3濾芯4密封圈5發(fā)信裝

10、置6安全閥7端板(2)殼體及內(nèi)裝閥件圖20-9磁鐵式壓差指示器原理圖1紅色指示帽2、4磁鐵3、6彈簧5活塞7殼體(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)(3)壓差指示器(發(fā)信裝置)圖20-10電信號(hào)壓差發(fā)信裝置原理圖1磁鐵2活塞3彈簧4干簧管四、過濾器的性能參數(shù)(1)過濾精度(2)壓差特性(3)納垢容量(1)過濾精度1)名義過濾精度。2)絕對(duì)過濾精度。3)過濾效率。4)過濾比。1)名義過濾精度。名義過濾精度的評(píng)定方法是用m值表示。例如,名義精度為10留的污染物數(shù)量的增加,壓差增大,當(dāng)壓差達(dá)到規(guī)定的最大極限值時(shí),濾芯使用壽命結(jié)束。2)絕對(duì)過濾精度。絕對(duì)過濾精度是指能夠通過過濾器的最大球形直徑，以m表示。3)

11、過濾效率。是指被過濾器濾除的污染物數(shù)量與加入到過濾器上游的污染物的數(shù)量之比。4)過濾比。過濾器上游單位體積油液中大于某一給定尺寸的污染物顆粒數(shù)與下游單位體積中大于同一尺寸的顆粒數(shù)之比。即（20-2）(2)壓差特性圖20-11過濾器的壓差特性曲線(3)納垢容量過濾器在工作過程中,隨著被截留的污染物數(shù)量的增加,壓差增大,當(dāng)壓差達(dá)到規(guī)定的最大極限值時(shí),濾芯使用壽命結(jié)束。第四節(jié)過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、液壓系統(tǒng)中過濾器的作用及安裝位置二、過濾器精度的選擇三、過濾器尺寸的確定四、檢測(cè)并確認(rèn)目標(biāo)清潔度是否達(dá)到一、液壓系統(tǒng)中過濾器的作用及安裝位置(1)防止污染物侵入(2)保持系統(tǒng)油液清潔度(3)保護(hù)和隔離關(guān)鍵元件(

12、1)防止污染物侵入1)油箱呼吸孔應(yīng)裝置空氣過濾器。2)新油過濾。1)油箱呼吸孔應(yīng)裝置空氣過濾器。進(jìn)入油箱的所有空氣都必須經(jīng)過過濾。要保證油箱是完全密閉的，所有交換空氣都只經(jīng)過一個(gè)通氣口(對(duì)于大型系統(tǒng)可能有兩個(gè)通氣口)。2)新油過濾。過濾方式有： 利用輸油車上的輸油泵將油液灌入油箱中，但在泵的下游出口應(yīng)安裝過濾器； 通過回油管路過濾器將油液灌入系統(tǒng)中； 利用系統(tǒng)外過濾系統(tǒng)的循環(huán)泵作為灌油泵，用循環(huán)回路中的過濾器來凈化新油。(2)保持系統(tǒng)油液清潔度1)吸油路過濾。2)壓力油路過濾。3)回油路過濾。4)主系統(tǒng)外過濾。1)吸油路過濾。2)壓力油路過濾。圖20-12壓力油路過濾器的安裝位置a)過濾器安裝

13、在溢流閥上游b) 過濾器安裝在溢流閥下游3)回油路過濾。圖20-13回油路過濾系統(tǒng)4)主系統(tǒng)外過濾。圖20-14主系統(tǒng)外過濾系統(tǒng)(3)保護(hù)和隔離關(guān)鍵元件過濾器在液壓系統(tǒng)中另一個(gè)重要作用是保護(hù)和隔離系統(tǒng)中一些關(guān)鍵元件，防止可能發(fā)生的突發(fā)性故障。二、過濾器精度的選擇1)確定系統(tǒng)中最敏感的元件。2)根據(jù)元件生產(chǎn)廠家的推薦，按最敏感元件確定目標(biāo)清潔度(清潔度與污染度互為反義詞，采用同一等級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。3) 按目標(biāo)清潔度選擇過濾器的精度。4)參考液壓系統(tǒng)類型選擇過濾器的精度。二、過濾器精度的選擇二、過濾器精度的選擇三、過濾器尺寸的確定1)根據(jù)環(huán)境污染狀況和對(duì)污染物的控制程度，按表20-10查出環(huán)境等級(jí)。2)

14、根據(jù)環(huán)境等級(jí)及所選過濾器的最大允許壓差，利用圖20-15(對(duì)壓力油路過濾)或圖20-16(對(duì)回油路過濾)所示的曲線，確定流量增大的倍數(shù)。3)最后，將通過過濾器的實(shí)際流量(即液壓泵的最大流量，但回油路過濾器的實(shí)際流量等于液壓泵的最大流量乘以液壓缸兩端有效面積比)乘以流量放大倍數(shù)即得出計(jì)算流量。三、過濾器尺寸的確定圖20-15壓力油路過濾器流量放大倍數(shù)三、過濾器尺寸的確定三、過濾器尺寸的確定圖20-16回油路過濾器流量放大倍數(shù)四、檢測(cè)并確認(rèn)目標(biāo)清潔度是否達(dá)到1)如果目標(biāo)清潔度已達(dá)到，則系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)入正常維護(hù)階段。其措施有： 檢查油箱上的空氣過濾器是否失靈； 檢查油箱上的入孔門是否完全密封； 檢查液壓缸活塞桿上的防塵密封圈是否失效； 檢查過濾器是否旁通； 檢查過濾器濾芯是否破裂； 檢查是否有元件嚴(yán)重磨損。2)如果目標(biāo)清潔度沒有達(dá)到，則應(yīng)檢查過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合適，過濾器的選擇和質(zhì)量是否有問題，控制外界污染物侵入的防范措施是否有效。第五節(jié)液壓系統(tǒng)污染控制與管理一、污染控制平衡圖二、污染源及控制措施三、液壓元件和系統(tǒng)的清洗四、液壓系統(tǒng)污染控制管理規(guī)范一、污染控制平衡圖圖20-17污染控制平衡圖二、污染源及控制措施二、污染源及控制措施三、液壓元件和系統(tǒng)的清洗液壓系統(tǒng)在組裝完畢后需要進(jìn)行全面的清